[发明专利]基于体态的三维模型获取方法及装置

权利要求书

1.一种基于体态的三维模型获取方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.获取包含对象各个局部的深度图像；

S2.将所述对象各个局部的深度图像进行动态融合，获得各个局部的三维网格；

S3.利用标准模型匹配各个局部的三维网格，求取形态参数和关节变换矩阵；

S4.根据形态参数和关节变换矩阵，获取三维模型；

所述步骤S3包括：

S31.将SMPL人体模型进行形态变化和姿态变化，匹配各个局部的三维网格；建立能量函数，求取各个三维网格下的初始形态参数和初始关节变换矩阵；

S32.将所述各个三维网格下的初始形态参数进行平均，获得最终的形态参数；

S33.根据所述初始关节变换矩阵以及SMPL人体模型与三维网格的匹配结果，将各个局部的三维网格反变换至标准姿态三维网格；依据标准姿态三维网格，对初始关节变换矩阵进行优化，获得最终的关节变换矩阵。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S21.建立参考TSDF体，将第一幅深度图像融合到TSDF体中，得到初始三维网格；

S22.对于后续获取的每一幅深度图像，获取已有三维网格到深度图像之间的匹配点对；

S23.根据匹配点对求取网格的非刚性运动场；

S24.根据非刚性运动场，将深度图像融合到TSDF体中，得到新的三维网格；

S25.重复步骤S22-S24，直至所有深度图像全部融合到TSDF体中，得到最终的三维网格。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S31中的所述能量函数为：

E＝arg min E_{dis tan ce}+E_regular+E_smooth+E_rigid，

其中，E_{dis tan ce}为匹配点对的距离约束，E_regular为形态参数的正则项，E_smooth为姿态参数的平滑约束，E_rigid为姿态参数的刚性约束；各个能量项的定义如下：

E_{dis tan ce}＝∑_{(v，v′)∈C}(v-v′)²；

其中，C为三维网格到SMPL人体模型的匹配点对，v为SMPL人体模型上经过形态变化和姿态变化的点，v′为三维网格上的对应点，β_s为人体形态参数；ΔT_j为关节变换矩阵的变换量，T_j为关节变换矩阵，p(j)为关节j的父关节；

SPML人体模型进行形态变化和姿态变化的变换公式为：

其中，为v对于关节j的变化权重，T_j为关节变换矩阵，v₀为v在标准人体模型下的坐标，为v对于基m的变化权重。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S33中，各个局部三维网格反变换至标准姿态的变换公式为：

其中，v′为三维网格上的点，T_j为关节变换矩阵，为点v对于关节j的变换权重。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S33中，对初始关节变换矩阵进行优化的优化公式为：

E＝arg min E_{dis tan ce}

其中，C为标准姿态下网格之间匹配点对，v₁，v₂为匹配点对在原始网格中的坐标，v₀为匹配点对在标准姿态下的坐标，T₁、T₂分别为两个网格对v₀的变换矩阵。